第四紀(jì)地質(zhì)與環(huán)境：第九章 古海洋環(huán)境3

1、第三節(jié) 古海水化學(xué) 研究海水成份在地質(zhì)歷史中的變化，對(duì)于闡明沉積礦產(chǎn)的分布規(guī)律和形成機(jī)理，理解地質(zhì)歷史上各種現(xiàn)象的成因，都具有重大意義。一、鹽 度 鹽度是指水中溶解固體物質(zhì)的總和。大洋海水的平均鹽度為35。含氯度（Cl）與鹽度的關(guān)系式S = 0.03+1.805Cl 海水鹽分的起源與地史上大的變化現(xiàn)代大洋海水總體積：13億7萬立方千米。 海水主要來自距今46-25億年間地球內(nèi)部排氣，其時(shí)海水總量、鹽度變化劇烈。 顯生宙期間，變化不大，來源：河流輸入，洋底熱液。海水鹽度動(dòng)態(tài)平衡： 河流輸入 海洋沉積析出 鹽度成份變化識(shí)別方法1.沉積巖成份 碳酸鹽沉積中Mg/Ca比 沉積巖中粘土礦物硼 大洋海水成

2、份只在35-15億年前逐漸發(fā)生 過變化，15億年來再無重大改變。2.化石殼體中微量元素Mg/Ca 現(xiàn)代大洋中浮游有孔蟲殼體中的Mg的含量隨緯度產(chǎn)生差異，生物成因的碳酸鈣殼體中的Mg的含量是生物生長時(shí)水溫的函數(shù)。 Sr/Ca 有些微量元素在化石殼體中的含量與海水中的含量成正比，如果該化石未經(jīng)成份變化，便可用來推斷當(dāng)時(shí)古海水成份。Dsr = (Sr/Ca)CaCO3 =0.160.02 (Sr/Ca)海水海平面上升CaCO3沉積增多，沉積物中文石相對(duì)方解石的比例增高，而文石中Sr/Ca比較高，以致大洋海水Sr/Ca下降。海平面下降造成岸邊文石類碳酸鹽巖的暴露和重結(jié)晶，其過程釋放的Sr可調(diào)節(jié)海水中的

3、Sr濃度。二、溶 解 氧海洋中的溶解氧來自大氣表層海水中，O2富集；中等深度（約150-1000米）處有一個(gè)數(shù)百米厚的氧含量最低層缺氧層；深層水和底層水，含氧量回升。缺氧層深度范圍內(nèi)的陸坡地帶，海底沉積物富養(yǎng)、富有機(jī)質(zhì)。缺氧沉積物形成的原因： 陸地輸入有機(jī)質(zhì)以及淡水輸入量增加在海洋表層形成低鹽層。深水鹽湖在洋底形成。氣候溫暖，大洋經(jīng)向溫差小，洋流停滯。三、 碳酸鹽來源：陸上風(fēng)化作用大洋中脊熱液作用進(jìn)入0.11g/cm2.ka析出1.3g/cm2.ka除大洋頂部水層外，CaCO3均不飽和現(xiàn)代洋底沉積物：鈣質(zhì)軟泥，深褐色粘土。從鈣質(zhì)分布區(qū)到非鈣質(zhì)分布區(qū)的轉(zhuǎn)折，碳酸酸鹽補(bǔ)償深度CCD1、CCDCCD

4、（海底雪線）:在這個(gè)深度上，從上覆水層沉降而供應(yīng)的碳酸鹽和溶解而失去的碳酸鹽數(shù)量相等。CaCO3在海水中的溶解度與CO2的溶解度密切相關(guān)。CO2（氣）+H2O（液）H2CO32H+CO32- H+HCO3-溫度下降、壓力增大， CaCO3的溶解度增高溫度上升、壓力減小，CaCO3的溶解度下降碳酸鹽飽和度DD= D1 固態(tài)碳酸鹽不溶解D=0.51 開始溶解D0.5 迅速溶解溶躍層（lysocline）浮游有孔蟲溶解速度急劇增大的深度CO32-實(shí)測(cè)值CO32-飽和值碳酸鹽飽和深度CSD 溶躍層 lysocline碳酸鹽補(bǔ)償深度CCD CSD CCD 褐粘土北太平洋 1000 太平洋4000 450

5、0南太平洋 2000 印度洋 5000北大西洋 4000 大西洋5500 5300南大西洋 3000CCD洋盆向陸地方向上升在洋盆中央由赤道向高緯度方向上升。大洋表層水中鈣質(zhì)殼體生物的生產(chǎn)率大洋中CO2的含量，每增加1%便可使CCD上升約200米非碳酸鹽沉積物的沖淡作用翼足類文石有孔蟲超微方解石2、差異溶解作用與溶解指數(shù)化學(xué)方法：測(cè)定CaCO3含量10%時(shí), 為CCD以下古生物方法：不同種浮游在孔蟲呈現(xiàn)出不同的抗溶性 -選擇性溶解溶解指數(shù) FDX=（RiPi）/ Pi碎殼率 浮游有孔蟲破碎殼/完整殼+破碎殼指示不同溫度的種在抗溶性能上也有差異，強(qiáng)烈溶解后的熱帶浮游有孔蟲群只剩赤道的類型，而強(qiáng)烈

6、溶解后的冷水浮游有孔蟲群只剩極地的類型，同時(shí)種的分異度下降。溶躍層之上：鈣質(zhì)超微化石敏感溶躍層之下：浮游有孔蟲化石敏感CCD之處：少量底棲有孔蟲及部分超微化石存在溶解相：陸源碎屑百分比與浮游有孔蟲百分比3、方解石溶解旋回大洋中CaCO3含量變化反應(yīng)古溫度旋回赤道太平洋、印度洋-溶解旋回 冰期碳酸鈣含量高，間冰期低大西洋-稀釋旋回 冰期碳酸鈣含量低，間冰期低高成因鈣質(zhì)生物生產(chǎn)力陸源物質(zhì)供應(yīng)海面升降帶酸性的底層海水的腐蝕大西洋的碳酸鹽旋回主要受2、4的影響；太平洋主要受1、3影響。四、 二氧化硅1、在海水中的分布大洋表層：溶解在海水中 生物成因蛋白石硅藻、放射蟲等來源：河流輸入 海底熱液 海底低溫反應(yīng)沉積：生物硅質(zhì)殼體的埋葬作用； 河口區(qū)吸附作用垂直分布：隨深度含量增大2、沉積物中的分布環(huán)南極帶赤道太平洋帶北太平洋帶蛋白石的分布主要受生物作用（浮游生物生產(chǎn)率）支配。3、溶解作用水溫越高，SiO2的